Question

磷酸亞鐵鋰（LiFePO₄）電池具有安全性高、壽命長、容量大高溫性能好、無記憶效應(yīng)和無污染等特點(diǎn)．
（1）寫出基態(tài)Fe²⁺的核外電子排布式

 

．
（2）PO₄^3-的空間構(gòu)型為

 

．
（3）磷酸亞鐵鋰（LiFePO₄）可以由磷酸二氫鋰、三氧化二鐵和過量炭粉在高溫下制備，反應(yīng)產(chǎn)物還有CO和H₂O．
①該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
②與CO互為等電子體的一種分子為

 

（填化學(xué)式），1mol CO中含有的σ鍵數(shù)目為

 

．
③H₂O分子中氧原子軌道的雜化類型為

 

．
（4）鐵有δ、γ、α三種同素異形體，γ晶體晶胞中所含有的鐵原子數(shù)為

 

，δ、α兩種晶胞中鐵原子的配位數(shù)之比為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：晶胞的計(jì)算,原子核外電子排布,共價(jià)鍵的形成及共價(jià)鍵的主要類型,判斷簡單分子或離子的構(gòu)型,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）鐵是26號(hào)元素，其原子核外有26個(gè)電子，鐵原子失去2個(gè)電子變成Fe²⁺，根據(jù)構(gòu)造原理書寫Fe²⁺核外電子排布式；
（2）根據(jù)價(jià)層電子對互斥理論確定PO₄^3-的空間型；
（3）①根據(jù)題中的反應(yīng)物和生成物利用元素守恒和電荷守恒寫出化學(xué)方程式；
②根據(jù)等電子體的定義：原子數(shù)和價(jià)電子數(shù)都相等的粒子稱為等電子體，可寫出CO的等電子體，互為等電子體的結(jié)構(gòu)相似，判斷σ鍵數(shù)目；
③根據(jù)水的中心原子的價(jià)電子對數(shù)判斷雜化方式；
（4）利用均攤法計(jì)算原子數(shù)；根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)確定配位數(shù)目，再求得配位數(shù)之比；

解答： 解：（1）鐵是26號(hào)元素，其原子核外有26個(gè)電子，鐵原子失去最外層2個(gè)電子變成Fe²⁺，根據(jù)構(gòu)造原理知，其基態(tài)離子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶ 或[Ar]3d⁶，故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶ 或[Ar]3d⁶；
（2）PO₄^3-中心原子為P，其中σ鍵電子對數(shù)為4，中心原子孤電子對數(shù)為

1

2

（5+3-4×2）=0，PO₄^3-價(jià)層電子對對數(shù)為4+0=4，故立體構(gòu)型為正四面體，故答案為：正四面體；
（3）①根據(jù)題中的反應(yīng)物和生成物利用元素守恒和電荷守恒寫出化學(xué)方程式為2LiH₂PO₄+Fe₂O₃+C=2LiFePO₄ +CO↑+2H₂O，故答案為：2LiH₂PO₄+Fe₂O₃+C=2LiFePO₄ +CO↑+2H₂O；
②根據(jù)等電子體的定義：原子數(shù)和價(jià)電子數(shù)都相等的粒子稱為等電子體，CO的價(jià)電子數(shù)為10，原子數(shù)為2，與它互為等電子體的分子為N₂，互為等電子體的結(jié)構(gòu)相似，N₂中σ鍵數(shù)目為1，所以1mol CO中含有的σ鍵數(shù)目為1mol（或6.02×10²³個(gè)）故答案為：N₂；1mol（或6.02×10²³個(gè)）；
③根據(jù)水的中心原子的氧原子的價(jià)電子對數(shù)為

6+2

2

=4，所以氧原子的雜化方式為sp³雜化，故答案為：sp³；
（4）利用均攤法計(jì)算得γ晶體晶胞中所含有的鐵原子數(shù)為8×

1

8

+6×

1

2

=4；根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)可知，δ晶胞中以頂點(diǎn)鐵原子為例，與之距離最近的鐵原子是體心上的鐵原子，這樣的原子有8個(gè)，所以鐵原子的配位數(shù)為8，α晶胞中以頂點(diǎn)鐵原子為例，與之距離最近的鐵原子是與之相連的頂點(diǎn)上的鐵原子，這樣的原子有6個(gè)，所以鐵原子的配位數(shù)為6，所以δ、α兩種晶胞中鐵原子的配位數(shù)之比為8：6=4：3，故答案為：4：4：3；

點(diǎn)評：本題主要考查了原子核外電子排布式、分子空間構(gòu)型、原子雜化方式、晶胞的結(jié)構(gòu)計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，中等難度，解題時(shí)注重基礎(chǔ)知識(shí)的運(yùn)用．